Node.js学习（一）

1.Node.js的异步

在了解Node.js异步之前，我们先看一看其前身JavaScript的异步编程技巧。

一个异步过程的执行将不再与原有的序列有顺序关系。简单来理解就是：同步按你的代码顺序执行，异步不按照代码顺序执行，异步的执行效率更高。

什么时候用异步编程

在前端编程中（甚至后端有时也是这样），我们在处理一些简短、快速的操作时，例如计算 1 + 1 的结果，往往在主线程中就可以完成。主线程作为一个线程，不能够同时接受多方面的请求。所以，当一个事件没有结束时，界面将无法处理其他请求。

现在有一个按钮，如果我们设置它的 onclick 事件为一个死循环，那么当这个按钮按下，整个网页将失去响应。

为了避免这种情况的发生，我们常常用子线程来完成一些可能消耗时间足够长以至于被用户察觉的事情，比如读取一个大文件或者发出一个网络请求。因为子线程独立于主线程，所以即使出现阻塞也不会影响主线程的运行。但是子线程有一个局限：一旦发射了以后就会与主线程失去同步，我们无法确定它的结束，如果结束之后需要处理一些事情，比如处理来自服务器的信息，我们是无法将它合并到主线程中去的。

为了解决这个问题，JavaScript 中的异步操作函数往往通过回调函数来实现异步任务的结果处理。

a.JavaSript回调函数

回调函数就是一个函数，它是在我们启动一个异步任务的时候就告诉它：等你完成了这个任务之后要干什么。这样一来主线程几乎不用关心异步任务的状态了，他自己会善始善终。

function print() {
    document.getElementById("demo").innerHTML="RUNOOB!";
}
setTimeout(print, 3000);

这段程序中的 setTimeout 就是一个消耗时间较长（3 秒）的过程，它的第一个参数是个回调函数，第二个参数是毫秒数，这个函数执行之后会产生一个子线程，子线程会等待 3 秒，然后执行回调函数 “print”，在命令行输出 “RUNOOB!”。

而且我们可以不声明函数，用匿名函数放到方法里。

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setTimeout(function () {
    document.getElementById("demo").innerHTML="RUNOOB!";
}, 3000);

b.Nodejs回调函数

创建阻塞代码main.js

var fs = require("fs");

var data = fs.readFileSync('input.txt');

console.log(data.toString());
console.log("程序执行结束!");

非阻塞式代码是将方法中最后一位插入回调函数，形式如下

var fs = require("fs");

fs.readFile('input.txt', function (err, data) {
    if (err) return console.error(err);
    console.log(data.toString());
});

console.log("程序执行结束!");

2.事件循环

a.事件驱动程序，

NodeJS使用的是事件驱动模型，当web server接收到请求，就把它关闭然后进行处理，然后去服务下一个web请求。

当这个请求完成，它被放回处理队列，当到达队列开头，这个结果被返回给用户。

这个模型非常高效可扩展性非常强，因为 webserver 一直接受请求而不等待任何读写操作。（这也称之为非阻塞式IO或者事件驱动IO）

(图来源菜鸟)

整个事件驱动的流程就是这么实现的，非常简洁。有点类似于观察者模式，事件相当于一个主题(Subject)，而所有注册到这个事件上的处理函数相当于观察者(Observer)。

// 引入 events 模块
var events = require('events');
// 创建 eventEmitter 对象
var eventEmitter = new events.EventEmitter();
// 绑定事件及事件的处理程序
//eventHandler是绑定的函数
eventEmitter.on('eventName', eventHandler);
// 触发事件
eventEmitter.emit('eventName');

例子

// 引入 events 模块
var events = require('events');
// 创建 eventEmitter 对象
var eventEmitter = new events.EventEmitter();
 
// 创建事件处理程序
var connectHandler = function connected() {
   console.log('连接成功。');
  
   // 触发 data_received 事件 
   eventEmitter.emit('data_received');
}
 
// 绑定 connection 事件处理程序
eventEmitter.on('connection', connectHandler);
 
// 使用匿名函数绑定 data_received 事件
eventEmitter.on('data_received', function(){
   console.log('数据接收成功。');
});
 
// 触发 connection 事件 
eventEmitter.emit('connection');
 
console.log("程序执行完毕。");

b.EventEmitter类

Node.js 所有的异步 I/O 操作在完成时都会发送一个事件到事件队列。

Node.js 里面的许多对象都会分发事件：一个 net.Server 对象会在每次有新连接时触发一个事件，一个 fs.readStream 对象会在文件被打开的时候触发一个事件。所有这些产生事件的对象都是 events.EventEmitter 的实例。

EventEmitter 对象如果在实例化时发生错误，会触发 error 事件。当添加新的监听器时，newListener 事件会触发，当监听器被移除时，removeListener 事件被触发。

下面我们用一个简单的例子说明 EventEmitter 的用法：

//event.js 文件
var EventEmitter = require('events').EventEmitter; 
var event = new EventEmitter(); 
event.on('some_event', function() { //绑定触发语句
    console.log('some_event 事件触发'); 
}); 
setTimeout(function() { 
    event.emit('some_event'); //触发
}, 1000);

可以绑定多个触发语句

//event.js 文件
var events = require('events'); 
var emitter = new events.EventEmitter(); 
emitter.on('someEvent', function(arg1, arg2) { 
    console.log('listener1', arg1, arg2); 
}); 
emitter.on('someEvent', function(arg1, arg2) { 
    console.log('listener2', arg1, arg2); 
}); 
emitter.emit('someEvent', 'arg1 参数', 'arg2 参数');

3.Buffer与Stream

a.Buffer

JavaScript 语言自身只有字符串数据类型，没有二进制数据类型。

但在处理像TCP流或文件流时，必须使用到二进制数据。因此在 Node.js中，定义了一个 Buffer 类，该类用来创建一个专门存放二进制数据的缓存区。

字符编码

Buffer 实例一般用于表示编码字符的序列，比如 UTF-8 、 UCS2 、 Base64 、或十六进制编码的数据。通过使用显式的字符编码，就可以在 Buffer 实例与普通的 JavaScript 字符串之间进行相互转换。

const buf = Buffer.from('runoob', 'ascii');
// 输出 72756e6f6f62
console.log(buf.toString('hex'));
// 输出 cnVub29i
console.log(buf.toString('base64'));

读写数据

1 2	buf.write(string[, offset[, length]][, encoding]) buf.toString([encoding[, start[, end]]])

转换成JSON对象

当字符串化一个 Buffer 实例时，JSON.stringify()会隐式地调用该 **toJSON()**。

返回JSON对象

1	buf.toJSON()

例子

const buf = Buffer.from([0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5]);
const json = JSON.stringify(buf);

// 输出: {"type":"Buffer","data":[1,2,3,4,5]}
console.log(json);

const copy = JSON.parse(json, (key, value) => {
  return value && value.type === 'Buffer' ?
    Buffer.from(value.data) :
    value;
});

// 输出: <Buffer 01 02 03 04 05>
console.log(copy);

输出为

1 2	{"type":"Buffer","data":[1,2,3,4,5]} <Buffer 01 02 03 04 05>

b.Stream

读入流

var fs = require("fs");
var data = '';
// 创建可读流
var readerStream = fs.createReadStream('input.txt');
// 设置编码为 utf8。
readerStream.setEncoding('UTF8');
// 处理流事件 --> data, end, and error
readerStream.on('data', function(chunk) {
   data += chunk;
});
readerStream.on('end',function(){
   console.log(data);
});
readerStream.on('error', function(err){
   console.log(err.stack);
});
console.log("程序执行完毕");

写入流

var fs = require("fs");
var data = '菜鸟教程官网地址：www.runoob.com';
// 创建一个可以写入的流，写入到文件 output.txt 中
var writerStream = fs.createWriteStream('output.txt');
// 使用 utf8 编码写入数据
writerStream.write(data,'UTF8');
// 标记文件末尾
writerStream.end();
// 处理流事件 --> finish、error
writerStream.on('finish', function() {
    console.log("写入完成。");
});
writerStream.on('error', function(err){
   console.log(err.stack);
});
console.log("程序执行完毕");

管道流

var fs = require("fs");
// 创建一个可读流
var readerStream = fs.createReadStream('input.txt');
// 创建一个可写流
var writerStream = fs.createWriteStream('output.txt');
// 管道读写操作
// 读取 input.txt 文件内容，并将内容写入到 output.txt 文件中
readerStream.pipe(writerStream);
console.log("程序执行完毕");

链式流

链式是通过连接输出流到另外一个流并创建多个流操作链的机制。链式流一般用于管道操作。

接下来我们就是用管道和链式来压缩和解压文件。

var fs = require("fs");
var zlib = require('zlib');
// 压缩 input.txt 文件为 input.txt.gz
fs.createReadStream('input.txt')
  .pipe(zlib.createGzip())
  .pipe(fs.createWriteStream('input.txt.gz'));
console.log("文件压缩完成。");

4.模块系统

为了让Node.js的文件可以相互调用，Node.js提供了一个简单的模块系统。

模块是Node.js 应用程序的基本组成部分，文件和模块是一一对应的。换言之，一个 Node.js 文件就是一个模块，这个文件可能是JavaScript 代码、JSON 或者编译过的C/C++ 扩展。

引入模块

在 Node.js 中，引入一个模块非常简单，如下我们创建一个 main.js 文件并引入 hello 模块，代码如下:

1 2	var hello = require('./hello'); hello.world();

以上实例中，代码 require(‘./hello’) 引入了当前目录下的 hello.js 文件（./ 为当前目录，node.js 默认后缀为 js）。

Node.js 提供了 exports 和 require 两个对象，其中 exports 是模块公开的接口，require 用于从外部获取一个模块的接口，即所获取模块的 exports 对象。

接下来我们就来创建 hello.js 文件，代码如下：

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exports.world = function() {
  console.log('Hello World');
}

在以上示例中，hello.js 通过 exports 对象把 world 作为模块的访问接口，在 main.js 中通过 require(‘./hello’) 加载这个模块，然后就可以直接访问 hello.js 中 exports 对象的成员函数了。

有时候我们只是想把一个对象封装到模块中，格式如下：

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module.exports = function() {
  // ...
}

例如

//hello.js 
function Hello() { 
    var name; 
    this.setName = function(thyName) { 
        name = thyName; 
    }; 
    this.sayHello = function() { 
        console.log('Hello ' + name); 
    }; 
}; 
module.exports = Hello;

这样就可以直接获得这个对象了：

//main.js 
var Hello = require('./hello'); 
hello = new Hello(); 
hello.setName('BYVoid'); 
hello.sayHello();

5.函数

函数可以作为值进行传递如下

function say(word) {
  console.log(word);
}
function execute(someFunction, value) {
  someFunction(value);
}
execute(say, "Hello");

或者使用匿名函数，直接在另一个函数的括号中定义和传递这个函数：

function execute(someFunction, value) {
  someFunction(value);
}
execute(function(word){ console.log(word) }, "Hello");

6.NodeJS路由

我们要为路由提供请求的 URL 和其他需要的 GET 及 POST 参数，随后路由需要根据这些数据来执行相应的代码。

因此，我们需要查看 HTTP 请求，从中提取出请求的 URL 以及 GET/POST 参数。这一功能应当属于路由还是服务器（甚至作为一个模块自身的功能）确实值得探讨，但这里暂定其为我们的HTTP服务器的功能。

我们需要的所有数据都会包含在 request 对象中，该对象作为 onRequest() 回调函数的第一个参数传递。但是为了解析这些数据，我们需要额外的 Node.JS 模块，它们分别是 url 和 querystring 模块。

url.parse(string).query
                                           |
           url.parse(string).pathname      |
                       |                   |
                       |                   |
                     ------ -------------------
http://localhost:8888/start?foo=bar&hello=world
                                ---       -----
                                 |          |
                                 |          |
              querystring.parse(queryString)["foo"]    |
                                            |
                         querystring.parse(queryString)["hello"]

(菜鸟这个图做的太棒了)

现在我们来给 onRequest() 函数加上一些逻辑，用来找出浏览器请求的 URL 路径：

server.js代码

var http = require("http");
var url = require("url");
 
function start(route) {
  function onRequest(request, response) {
    var pathname = url.parse(request.url).pathname;
    console.log("Request for " + pathname + " received.");
 
    route(pathname);
 
    response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"});
    response.write("Hello World");
    response.end();
  }
 
  http.createServer(onRequest).listen(8888);
  console.log("Server has started.");
}
 
exports.start = start;

router.js代码

function route(pathname) {
  console.log("About to route a request for " + pathname);
}
 
exports.route = route;

index.js代码

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var server = require("./server");
var router = require("./router");
server.start(router.route);

7.全局对象

JavaScript 中有一个特殊的对象，称为全局对象（Global Object），它及其所有属性都可以在程序的任何地方访问，即全局变量。

在浏览器 JavaScript 中，通常 window 是全局对象，而 Node.js 中的全局对象是 global，所有全局变量（除了 global 本身以外）都是 global 对象的属性。

在 Node.js 我们可以直接访问到 global 的属性，而不需要在应用中包含它。

略